亭子坝隧道二衬裂缝处理施工技术
摘要： 桥梁、隧道混凝土施工中不可避免的会出现裂缝，混凝土裂缝的出现，将严重影响结构的使用功能和寿命，结构裂缝的处理，一直以来都是比较棘手的技术问题。近年来，从国外引进了一种新的混凝土裂缝处理方法―注胶加固法，在不少结构混凝土裂缝处理中起到了较好的效果。本文以汝郴高速公路亭子坝隧道二衬裂缝处理为背景，对注胶加固裂缝处理方案的选择对比以及方案进行简要介绍。
中国论文
Abstract： The crack is inevitable in bridges， tunnels concrete construction， and the concrete cracks will seriously affect the function and longevity of structure. The treatment of structural cracks has always been a tricky technical problem. In recent years， a new method of concrete crack treatment method： glue injection reinforcement method is introduced from abroad， and it has played good results in structural concrete crack treatment. In this paper， taking the Tingziba tunnel secondary lining crack treatment in Yuchen expressway as the background， brief description on selection and parison of crack treatment by glue injection method and programs.
关键词： 裂缝；注胶加固；方案；对比
Key words： crack；reinforced plastic injection；program；contrast
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0121-03
1 工程背景
厦门至成都国际高速公路湖南省汝城（湘赣界）至郴州公路亭子坝隧道由中铁十三局三公司重庆公司承建，隧道左洞长470m，右洞长500m，尽管隧道不长，却是湖南省有史以来地质条件最复杂的一座隧道，被湖南省设计院、高管局定为湖南省最难的一座隧道，整个隧道全是由碎石土、卵石土等堆积体组成Ⅴ级围岩隧道，且地下水丰富；隧道土体在遇水后呈流塑状，几乎无自稳能力，施工过程多次出现初期支护下沉、变形现象，造成初期支护开裂和拱架侵限的情况；左洞存在严重偏压。隧道在进洞之前就召开了专家评审会，对隧道的设计参数进行了调整；施工过程中，又召开了4次专家评审会，进行了5次方案调整。
汝城端进口明洞长5m，明洞里程ZK106+940～+945，于2009年9月11日完成了明洞施工。2009年10月17日，左线明洞衬砌砼出现了5道纵向裂缝；在后续的施工过程中，裂缝继续向前发展，一直延伸至ZK107+025位置，经汝郴公司相关领导现场查看并确定，在ZK107+025位置设置了施工缝，并在ZK107+025～+037段落采取了径向注浆加固的措施，裂缝最终在ZK107+025位置终止，裂缝长度共85m。裂缝宽度一直在发展，通过对地表进行深孔注浆、偏压地段设置树根桩、洞内增加压力注浆锚杆等措施，裂缝得到了控制，裂缝宽度最大在6mm左右。
从裂缝发展形态和裂缝开裂宽度判断，隧道二次衬砌的裂缝为偏压引起的弯曲破坏形态，裂缝宽度均大于0.2mm，已超过正常使用极限状态下的最大裂缝宽度限值，需要进行处理。
2 初步处理施工方案
2.1 初步处理方案比选 设计院多次对现场进行查看后，出具了初步处理方案，方案认为：因二衬承载能力受裂缝的影响而削弱，故二衬修复应主要是恢复其承载能力，并在此基础上适当提高。建议采用裂缝注胶加固对裂缝处理完毕后，二衬的承载能力可得到部分恢复，为防止二衬再次开裂，根据项目的特点及开裂的情况，拟采用直接加固法提高其承载能力。
设计院共提出三种方案进行比选，分别为：RPC套拱法、粘贴碳纤维布加固法、粘贴钢板加固法。三种方案的对比如表1。
通过对方案的分析和比较，可以看出粘贴碳纤维布加固方案施工相对较方便，对隧道行车也影响较小，加固效果较好，建议采用粘贴碳纤维布的方案。
2.2 专家评审对处理方案的主要意见 有关专家对初步处理方案进行评审后，提出了专家咨询意见，咨询意见主要提出了以下建议：
2.2.1 二衬裂缝已趋稳定，经观察检查一年多时间没有继续发展，没有出现异常情况，说明该隧道虽整体强度有所削弱，但结构层没有发生变化，隧道目前处于稳定状态。
2.2.2 对于初步方案提出的3种处理方案，专家认为：RPC套拱法侵占隧道净空，不可取。粘贴钢板存在钢板的成型、且难以与拱圈紧密结合，效果也欠理想，如粘贴不牢，还可能发生脱落，存在运营期的安全隐患。鉴于二衬裂缝已趋于稳定，裂缝没有构成对结构的破坏，且粘贴碳纤维布具有施工方便、可靠、快捷的优势，经比较后，同意采用设计单位推荐的采用注浆封闭裂缝、粘贴碳纤维布的方案作为本工程的实施方案。
2.2.3 注浆封闭建议采用注胶加固工艺，对大于0.3mm的裂纹进行灌浆+粘贴碳纤维布进行处理；对于小于0.3mm裂缝只采用粘贴碳纤维布处理即可。
3 注胶加固处理裂缝工艺简介
3.1 表面处理 使用砂轮、钢丝刷或类似工具除去混凝土表面裂缝两边宽约5cm范围内的污物、灰尘等，若表面残留有轻度油污，可用丙酮擦拭干净；对严重的油垢，宜用高效除垢剂或含有清洁剂的压力水清洗；对顽固性的油漆或其它粘结性强的污物，应采用喷砂或金刚砂等方法清除；但施工中不得使用可能对混凝土内部质量造成不良影响的溶剂。当有钢筋锈胀裂缝时，应凿至锈蚀部分完全露出，以能进行除锈和防锈处理为止。封缝时，应使用专用的封缝胶；胶层应均匀无气泡、砂眼，厚度大于2cm，与注浆嘴连接密封，注浆时加贴E玻璃纤维布增强密封带胶缝的粘接强度；纤维布宽度为80mm。 3.2 粘接注入座 使用密封封胶先将注入座粘在裂缝的中心，由于注入座的间距是根据裂缝的宽度和深度变化，所以要预先勘查裂缝的状态。
3.3 密封裂缝、养生 使用密封胶将注入座周围的区域，并沿裂缝走向按5cm宽、3mm厚进行密封，密封后对密封胶进行养生直到凝固硬化。
3.4 安装注入座、注胶 将注入器的连接端牢固地安装在注入座上，按照注入材料要求的混合比，将搅拌后的混合物倒入泵中，把供料管的接头接在注入器的注入端，开始注入工作。当注入器的外径增加到要求量时停止注入。
3.5 注入材料凝固养生 注入材料后进行养生直到凝固硬化，可用手捏注入管了解凝固情况。
3.6 表面清理、作业完成 养生固化完成后，用锤子，凿子敲掉注入器，用砂轮将作业面磨光洁平整，完成施工。
4 注胶加固的质量保证措施
4.1 裂缝修补质量保证措施
4.1.1 作好施工记录，注胶顺序应设计正确，以确保裂缝内注胶饱满。
4.1.2 在胶粘材料完全固化后钻取芯样进行检验，或进行超声波检验，应达到二衬砼强度等级。
4.2 钻取芯样应符合下列规定
4.2.1 取样的数量依据裂缝注射或注浆的分区确定，但每区不少于2个芯样。
4.2.2 芯样应骑缝钻取，但应避开内部钢筋。
4.2.3 芯样的直径不应小于50mm。
4.2.4 取芯造成的孔洞，应立即用C30细石砼填实。
4.3 芯样检验应采用劈裂抗拉强度测定方法，结果应符合下列要求：
4.3.1 沿裂缝方向发生的劈力，其破坏应发生在混凝土内部（即内部聚破坏）。
4.3.2 破坏虽有部分发生在界面上，但这部分破坏面积不大于破坏总面积的15%。
4.4 需待裂缝表面修补完毕才能进行裂缝修补灌浆，每一条裂缝至少有一个灌浆孔。
5 粘贴碳纤维布施工工艺简介
5.1 环境要求 碳纤维布加固修补施工的环境温度，应满足胶结剂的产品说明要求。根据工艺要求，现场气温应≥5℃，如果气温低于5℃，应使用低温的特殊胶种或采取加温措施，如果气温长时间低于5℃，应暂停施工。
5.2 施工注意事项
5.2.1 施工准备：碳纤维布、胶结材料、吹风机、钢丝轮角磨机等。
5.2.2 混凝土表面处理：①用钢丝轮角磨机清除凝土表面的劣化层（出现剥落、松、蜂窝、浮浆、腐蚀等劣化现象），并用吹风机吹净，露出干净、结构坚实的表面。②对于凝土胀裂、松散、钢筋锈蚀的现象，先凿除松散部分，对锈蚀钢筋进行手工除锈，然后采用环氧树脂作防腐处理，并用环氧砂浆作为整平材料填补平整。对蜂窝、麻面的大空径的空洞，采用环氧砂浆填补整平，并保证混凝土保护层厚度不小于15mm，且平整度达到5mm/m。修补表面的裂缝先按照裂缝要求进行封闭处理。③对基面尖锐凸起的部位用混凝土磨片角磨机磨平凸起的转角等部位，用混凝土角磨机进行倒角处理，打磨至圆滑（R≥520mm）。④用无油压缩空气吹除粉尘，使得表面干净并保持干燥。
5.2.3 底胶配制，涂涮：①涂刷时应力求薄而均匀，钢筋凹凸不平等难于涂刷部位需反复多刷几次，但涂刷底胶厚度不得超过1mm。②根据标准用量，算出所涂布面积的底胶用量，视现场实际情况，确保在适用期内一次用完，按底胶规定的比例将底胶主剂和固化剂置于容器中，搅拌均匀。③用滚筒或毛刷均匀涂抹于混凝土表面，等胶体表面指触干燥后，再进行下一步施工。
5.2.4 找平材料配置并对不平整算得处理：树脂涂刷后应间隔30-60分钟，使基层中气泡清除后，混凝土表面凹凸部位用找平材料填补平整，且不应有棱角。模板接头处等出现高差的部位也应用找平胶填补平整，转角外用找平材料修复为光滑的圆弧，阴角处半径不小于40mm，阳角处半径不大于30mm，将混凝土表面清理干净并保持干燥。
5.2.5 配置并涂刷胶结剂
5.2.6 粘贴纤维布：①裁剪纤维布，应尽量避免搭接。如若搭接，则纤维布沿方向的搭接长度按设计要求进行或不得少于100mm。②调制浸渍胶（方法同底层胶），然后均匀涂抹所要粘贴的部位，胶层厚度应满足设计要求。在搭接、拐角等部位要多涂抹一遍。③粘贴碳纤维布，用特制的滚筒或批刀沿同一纤维方向反复滚压，排除气泡，并使浸渍胶充分浸透碳纤维布。滚压时不得损伤碳纤维布，在纤维布的表面涂抹浸渍胶，要求涂刷均匀，不得有漏涂或涂刷不饱满之处。
5.2.7 表面防护及养护 ①在碳纤维布表层均匀涂抹20mm厚环氧树脂砂浆。②每处施工完毕后，自然养护24小时内不受外力硬性冲击等干扰。③每道工序中或完成后，采取措施不受污染或雨水侵蚀。④自然养护时间为5天左右。
6 粘贴碳纤维布质量、安全及防护措施
6.1 质量保证 施工队应具有专业资质证明，碳纤维布及其配套胶结材料必须有厂家提供的材料检验证明。
6.2 施工安全与防护 裁剪及施工纤维布时应远离电源，尤其是高压电线及输电线路，纤维布配套胶的原料应密封储存、远离火源，避免阳光直接照射，胶的配置和实用场所，必须保持通风良好；现场施工人员应穿工作服，同时还须戴口罩和手套，严禁在施工现场吸烟，施工现场应配备必要的灭火器以备救护。
7 结束语
相对来说，注胶加固处理混凝土裂纹是目前为止最先进、施工最方便混凝土裂缝处理方法，注胶加固后可将混凝土强度恢复至原混凝土标号的80%左右，表面再辅以碳纤维布加固，可将强度提高30%以上，完全能满足正常运营的需要。
参考文献：
[1]公路隧道施工技术规范.人民交通出版社.
[2]铁路隧道安全施工技术规范.中华人民共和国铁道部.
[3]薛宝*.浅析混凝土裂缝产生的原因及防治措施.山西建筑.
[4]赵国藩，李树瑶.钢筋混凝土结构的裂缝控制.海洋出版社.
